談深淤泥地質(zhì)的地基處理設(shè)計(jì)

司 慧 軍

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

談深淤泥地質(zhì)的地基處理設(shè)計(jì)

司 慧 軍

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

分析了深淤泥地質(zhì)區(qū)域的軟基特點(diǎn)，在詳細(xì)了解地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)比較論證設(shè)計(jì)的多種方案，最終綜合考慮工程的合理建設(shè)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等要素，選取了相應(yīng)成熟的處理方案，為今后類(lèi)似的工程提供參考。

深淤泥地質(zhì)，路基，管道沉降，地基處理

1 建設(shè)工程的情況概要

本文主要以某片區(qū)作為案例進(jìn)行討論，某片區(qū)的整個(gè)片區(qū)都屬于深淤泥區(qū)域，在片區(qū)建造的道路是東西向主要干道，全長(zhǎng)一共4.2 km?；谠敿?xì)了解該片區(qū)的深淤泥地質(zhì)的基礎(chǔ)上，調(diào)查人員查閱了相關(guān)的地勘資料。根據(jù)資料的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，18 m大約是這一片區(qū)域的道路地下淤泥層的厚度。值得注意的是，還有令工作難度加大的另一方面是輸送片區(qū)總污水的DN1 800污水的主干道也埋在了施工的道路區(qū)域下。介于該區(qū)域的特殊性以及淤泥的深度，如何處理道路軟基使得道路要求得以實(shí)現(xiàn)，從而確保管道的基礎(chǔ)穩(wěn)定性，從某種角度來(lái)說(shuō)工程軟基處理的關(guān)鍵便在于此。

2 相關(guān)地質(zhì)情況介紹

2.1 軟土地基的定義

一般來(lái)說(shuō)，主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他由一些高壓縮的土質(zhì)構(gòu)成的地基就可以被稱(chēng)作軟土地基。相對(duì)于普通的地基而言，軟土地基的承載力很差，天然空隙都比較大。當(dāng)把軟土地基更加細(xì)致的劃分以后，又可以劃出淤泥質(zhì)粘土和淤泥兩種類(lèi)別。

2.2 軟土地基的特性

軟土地基的特性主要有五點(diǎn)，下面就這五點(diǎn)作詳細(xì)的介紹。

1)天然含水量和空隙的比例都比較大。一般來(lái)說(shuō)，世界上不同國(guó)家的土質(zhì)狀況存在著較大的差異。相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，中國(guó)有著屬于自己的一套土質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)調(diào)查資料顯示，我國(guó)的淤泥和淤泥質(zhì)粘土的天然含水量一般比液限要高，天然的空隙比較其他國(guó)家也顯得比較高。

2)軟土的壓縮性比較強(qiáng)。如同上文所介紹的那樣，相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)由于泥土所含水分過(guò)多，泥土本身所具有的壓縮性都比較大。當(dāng)建筑物位于這種具有較大壓縮性的軟土地基上時(shí)，很容易出現(xiàn)沉降不均衡從而導(dǎo)致建筑出現(xiàn)開(kāi)裂或損壞的現(xiàn)象。

3)透水的性能不好。由于泥土所含水分過(guò)多，導(dǎo)致泥土的很多性能都受到了或多或少的影響。以透水性來(lái)說(shuō)，當(dāng)軟土所含的水分越多，它所能滲透的水分就越少。尤其是當(dāng)泥土地基承受的荷載過(guò)重，空隙的水壓力變得更高，使得地基的壓密固結(jié)受到影響。

4)抗剪強(qiáng)度不高。一般來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)，軟粘土上尤其是海相沉積的軟粘土是具有一定的抗剪強(qiáng)度的，但由于軟土地基十分靈敏，經(jīng)過(guò)擾動(dòng)之后，抗剪強(qiáng)度則會(huì)顯著降低。在外部荷載作用下，軟土通常呈流塑狀態(tài)，抗剪能力不強(qiáng)。當(dāng)處于不排水剪的狀態(tài)時(shí)，抗剪強(qiáng)度僅取決于粘聚力C，內(nèi)摩擦角Φ的作用幾乎為零，而C一般不高于30 kN/m2，當(dāng)處于固結(jié)快剪的狀態(tài)時(shí)，Φ一般只為5°～15°。從上可以看出只有切實(shí)做好排水工作才能使得軟土地基的強(qiáng)度得以提高。

3 深淤泥地質(zhì)的地層劃分

地質(zhì)層次的劃分可以由上及下分為表1中所列五種。①雜填土。厚度一般為0.70 m～2.50 m之間，顏色一般為灰色及其他顏色，土質(zhì)松散，稍濕，密實(shí)度差。②淤泥。厚度一般為16.5 m～20.0 m之間，顏色一般為灰色及深灰色，呈流塑狀，飽和，味臭，強(qiáng)度高，韌性高，沒(méi)有搖振反應(yīng)，一般為海積形成。③中砂。厚度一般為2.00 m～3.20 m之間，顏色一般為灰黃色，灰色，土質(zhì)松散。④卵石。厚度一般為5.10 m～6.30 m之間，顏色一般為灰黃色及褐黃色，土質(zhì)松散，飽和。⑤全風(fēng)化花崗巖。厚度一般為5.20 m～7.20 m之間，顏色一般為灰黃及灰白色，濕，主要由花崗巖風(fēng)化而成。

表1 土層性質(zhì)表

4 工程主要問(wèn)題

由前期資料以及施工過(guò)程的情況來(lái)看，該期的工程軟基以下幾方面的問(wèn)題很容易出現(xiàn)。

4.1 地基的承載力和穩(wěn)定性能會(huì)變得薄弱

依然還是由于深淤泥地質(zhì)所含水分過(guò)大，空隙比例較大，而壓縮性又不強(qiáng)等等其本身的屬性問(wèn)題，當(dāng)?shù)缆泛奢d過(guò)大，超出了其本身的承載力時(shí)就很容易出現(xiàn)地基局部損害，甚至道路不能投入使用的問(wèn)題。

4.2 沉降極易不均勻

正如前文對(duì)道路整體情況的描述所表現(xiàn)的那樣，本次道路施工建設(shè)的道路屬于市政府規(guī)劃主干道，并且道路地下埋設(shè)了污水管線(xiàn)。當(dāng)不均勻沉降的額度超過(guò)相應(yīng)允許值的時(shí)候，就會(huì)對(duì)道路和管線(xiàn)的正常使用產(chǎn)生影響，甚至破壞道路和管線(xiàn)的正常使用。

5 地基處理方法

5.1 一般路基段

一般路基的承載力不能小于100 kPa，完工后的沉降最大值不能超過(guò)30 cm。為了使本次施工完成的及時(shí)高效且合理，設(shè)計(jì)人員采用了水泥攪拌樁。水泥攪拌樁的相關(guān)參數(shù)如下：0.5 m的樁徑，12 m的樁長(zhǎng)，1.0 m的樁間距離，呈正方形布置。根據(jù)相關(guān)的要求，從現(xiàn)場(chǎng)取土的抗壓強(qiáng)度平均值需要達(dá)到1 500 kPa，水泥攪拌樁的水泥摻入量保持在15%這個(gè)幅度上下浮動(dòng)。另外，對(duì)配漿的水與灰的比例要求約在0.5這個(gè)范圍內(nèi)，要求水泥量大于每平方米55 kg，提升攪拌軸的速度達(dá)到每分鐘0.5 m～0.8 m。

5.2 橋頭段控制

從資料來(lái)看，橋頭路基承載力和完工后沉降的高度的數(shù)值分別是120 kPa和10 cm。一般來(lái)說(shuō)，橋頭路基的承載力和完工后的沉降與普通路基段還是存在著較大的區(qū)別，比普通路基的要求要更高一些。在對(duì)路基進(jìn)行處理的時(shí)候，樁基需要穿過(guò)淤泥層，且樁基的高度必須達(dá)到15 m或者更高。針對(duì)本次的道路施工過(guò)程，為了使橋頭路基的施工更加順利的進(jìn)行，可以采用LC樁來(lái)加以處理。具有抗壓強(qiáng)度高，剛性好等特點(diǎn)的低標(biāo)號(hào)混凝土樁采用的是素混凝土(C15混凝土)，其樁基不僅承載力高、應(yīng)力傳遞路線(xiàn)準(zhǔn)確而且地基變形十分小。整體來(lái)說(shuō)，LC樁進(jìn)行地基處理的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:

1)在充分利用泥土天然承載力的基礎(chǔ)上，樁和土共同發(fā)揮作用，減少沉降，使得地基承載力得以提高。

2)充分發(fā)揮原土層結(jié)構(gòu)，使得樁端持力層的選擇更加靈活合理。

3)在維持樁身穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，使得軟弱土層更加固結(jié)。

4)節(jié)約成本，合理控制造價(jià)。

以下為L(zhǎng)C樁的設(shè)計(jì)參數(shù):0.5 m的樁徑，20 m的樁長(zhǎng)，2.0 m

的樁間距，呈正方形布置。另外考慮到樁間距較大，在樁頂處設(shè)置了長(zhǎng)達(dá)8 m的鋼筋籠，避免出現(xiàn)斷樁的情況。

5.3 道路下的污水主干管基礎(chǔ)

為了管道的基礎(chǔ)穩(wěn)定和沉降要求得到保障，除路基處理外，設(shè)置LC樁在施工的道路底部也是目前施工工地上常采用的方法措施。具體操作步驟是在管道沿縱向的方向布置管線(xiàn)，在間距2 m的前提 下注意讓設(shè)置的樁基透過(guò)淤泥埋入淤泥下的砂層。樁基構(gòu)造大樣見(jiàn)圖1。

5.4 換填材料

由于LC樁間距過(guò)大，可以將樁間土換為砂碎石，避免樁間土過(guò)于薄弱對(duì)路基整體的穩(wěn)定性造成影響。

6 處理效果

1)在以樁基為代表的施工項(xiàng)目完成以后，檢測(cè)部門(mén)對(duì)單樁和復(fù)合地基等能體現(xiàn)樁基承載力的指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的核實(shí)，核查結(jié)果表示各個(gè)方面的設(shè)計(jì)要求均被完成的非常優(yōu)秀。

2)在對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)《理正巖土系列軟件6.0版》對(duì)路基進(jìn)行計(jì)算。路基的工后沉降的情況如下：0.45 m為水泥攪拌樁處理后的復(fù)合地基的總沉降，0.20 m為工后沉降，0.08 m為L(zhǎng)C樁的工后沉降，各項(xiàng)檢測(cè)均滿(mǎn)足要求。

3)經(jīng)過(guò)有關(guān)部門(mén)的檢測(cè)和審核，道路和管線(xiàn)能夠正常運(yùn)行且運(yùn)行的整體效果優(yōu)良。

7 設(shè)計(jì)總結(jié)

該工程通過(guò)合理運(yùn)用柔性樁(水泥攪拌樁)和半剛性樁( LC 樁)，使二者合理結(jié)合解決了深淤泥地質(zhì)區(qū)域的路基處理和管線(xiàn)沉降，處理效果比較良好，為以后關(guān)于深淤泥地質(zhì)的處理提供了一個(gè)較好的范例。

[1] 王肇森,劉潤(rùn)有.水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算[J].天津建設(shè)科技，2003(6)：100-101.

[2] 劉潤(rùn)有,蔣宏偉.海濱大道工程中的軟土地基處理設(shè)計(jì)[J].天津市政設(shè)計(jì)，2005(1)：35-36.

[3] 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院，重慶交通大學(xué).《晉江大橋晉江接線(xiàn)公路鵬青路至省道308 線(xiàn)段工程》施工圖[Z].2010.

Discussion on foundation treatment design with deep silt geology

Si Huijun

(ShanxiInstituteofChemicalIndustryDesign,Taiyuan030024,China)

The paper analyzes soft foundation features in deep silt geological area. Based on knowing out geological conditions, it compares and argues various design schemes, finally selects relevant mature processing scheme through taking rational engineering construction and economy into consideration, which has provided some guidance for similar engineering in future.

deep silt geology, subgrade, pipeline subsidence, foundation treatment

1009-6825(2015)30-0066-02

2015-08-19

司慧軍(1982- )，男，工程師

TU472

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